Biophysique - Exercice sur l'équilibre des gaz entre deux enceintes

[yousramedecine]

Bonjour à tous,
Je suis actuellement étudiante en première année de médecine générale, et j'ai un exercice en biophysique que je n'arrive pas résoudre, mais que j'aimerai surtout mieux comprendre.

Énoncé:

Deux enceintes de volumes respectifs: VA = V et VB = V/2, contiennent chacune 2 gaz parfaits à la même température T. Ces enceintes sont reliées par un capillaire de volume négligeable, contenant un robinet.
L'enceinte A renferme 10 moles d'O2 et 2 moles de CO2, l'enceinte B renferme 5 moles d'N2 et 2 moles de CO2.
1- Écrire les pressions PO2 et PN2 en fonction du volume V, et de la température T, et de la constante des gaz parfaits R.

Bon j'ai mit, PO2 x VO2 = nO2x R x T
et même chose pour N2.

Est ce qu'après ouverture du robinet la pression va changer ou non ?

2- On ouvre le robinet les gaz vont diffuser à travers le capillaire jusqu'à atteindre l'état d'équilibre. Calculer les pressions P'O2 et P'N2 à l'équilibre en fonction de PO2 et PN2.
J'ai du mal à comprendre ce qu'est l'équilibre, et comment il faudrait tenir compte de la pression de CO2.
Merci de votre aide.
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[phys4]

Les pressions totales ne sont pas égales, puisque A de volume V contient 12 moles en tout, et B contient 7 moles pour V/2

Comme comprendre à l'équilibre : puisqu'il s'agit d'un capillaire, il est possible que la pression totale s'égalise mais pas les pressions partielles ?
Le transfert de B vers A serait alors le gaz B avec sa composition pour 0,667 moles !

[yousramedecine]

Bonjour,
Que voulez vous dire par pressions totales qui ne sont pas égales ? C'est à dire la pression dans A et dans B, je pense que c'est plutôt logique étant donné la différence de pression. Je me trompe? Est il possible de calculer la pression totale à l'ouverture du robinet?
Je necomprends pas la suite de votre phrase!
Merci de m'aider

[phys4]

Je pense que le tube capillaire doit interdire le diffusion des gaz, par contre il laissera passer juste assez de gaz pour égaliser les pressions à l'ouverture du robinet.

Avec votre énoncé vous avez pu constaté que les pressions totales ne sont pas égales, donc il passera juste assez de gaz pour égaliser les pressions. Vous pouvez ainsi calculer combien de moles de gaz passeront par le capillaire.
Ce qui passera dans le capillaire sera dans la proportion des gaz du volume à plus forte pression.

[A voir en vidéo sur Futura]

[yousramedecine]

Pour qu'il y ait égalisation, il doit y avoir 9,5 moles de chaque côté, je vois juste ?

[petitmousse49]

Bonsoir
Cette histoire de capillaire est un peu ambiguë. Je me demande s'il ne faut pas comprendre qu'il s'agit d'un simple tube muni d'un robinet et qu'au bout d'un temps suffisamment long, non seulement la pression sera la même dans chaque enceinte mais l'ensemble des 19moles de gaz constituera un système homogène occupant le volume total (3V/2), la pression partielle de chaque gaz étant la même dans les deux enceintes. A P et T identiques dans chaque enceinte, la répartition des quantités de gaz se fait proportionnellement au volume. La quantité de gaz sera double dans l'enceinte de volume V ; ce qui va donner (38/3) de moles de gaz dans l'enceinte de volume V et (19/3) de mole de gaz dans l'enceinte de volume (V/2)...

[phys4]

Pour qu'il y ait égalisation, il doit y avoir 9,5 moles de chaque côté, je vois juste ?

Non, le message de petitmousse vous donne la répartition, par contre le problème de la liaison par tube capillaire m'a posé un problème aussi.

L'équilibre est-il seulement l'équilibre de pression totale, ou l'équilibre des pressions partielles.
Si c'était le second cas, l'énoncé aurait mis un tube de liaison simple, s'il est précisé capillaire, pour moi cela signifie qu'on considère que la diffusion dans ce tube sera si lente que l'équilibre des pressions partielles ne pourra être atteinte en un temps raisonnable pour une expérience.

[petitmousse49]

Bonsoir
Il y a effectivement ambiguïté . Faut-il calculer les pressions partielles juste après le déplacement à sens unique du gaz qui conduit à l'égalité des pressions totales ou faut-il attendre (sûrement assez longtemps si le diamètre du tube est faible) que le système devienne homogène ?
J'avoue ne pas avoir de certitude sur le sujet. Un indice peut-être : dans le premier cas, les pressions partielles en O2 et en N2 ne sont pas nécessairement les mêmes dans les deux enceintes. L'énoncé aurait peut être demandé de calculer les pressions partielles dans chacune des enceintes ?????